Hur elmotorer fungerar
Elmotorer omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi för att ge kraft för många applikationer. De är en viktig källa till industri- och hushållskraft. De flesta typer av elmotorer genererar mekaniskt vridmoment genom samverkan mellan ledare som bär ström i en riktning i rät vinkel mot ett magnetfält. Ledarna kan grupperas som fältmagnet, ankare eller stator, och deras arrangemang och styrning påverkar motorns prestandaegenskaper. De vanligaste typerna är enfas, trefas AC, borstlös DC och borstad AC.
Den enklaste elmotorn liknar en spik- eller stångmagnet. Om du sätter två magneter tillsammans med deras norra och södra ändar vidrörande, kommer den norra änden av en magnet att dra till sig den södra änden av den andra (och vice versa), vilket skapar en kraft som får dem att rotera. Rotorn i en elmotor är gjord av trådlindningar som är lindade runt en mjuk, magnetisk järnkärna. När de aktiveras skapar lindningarna ett roterande magnetfält som utövar en Lorentz-kraft på kärnan. Den mekaniska vinkelhastigheten för kärnan och belastningen bestämmer hastigheten med vilken motorn arbetar.
I en DC-motor är rotorledarna kopplade till borstar som fungerar som en elektrisk kommutator. Kommutatorn ändrar riktningen på strömmen i rotorledarna varje gång motoraxeln går ett halvt varv. Detta gör att rotorn kan fortsätta att snurra i en riktning utan energiförlust, men med samma hastighet.
elmotorer fungerar
Denna process, som kallas att vända strömmen i rotorn, producerar olika spänningar i varje ledare. Den inducerade spänningen är proportionell mot strömmen i varje ledare och avståndet mellan dem. Om strömmen är symmetrisk är de resulterande spänningarna proportionella mot varandra och tar ut. Den resulterande nettokraften från de interagerande magnetfälten (kallad vektorprodukt) producerar vridmomentet.
En växelströmsförsörjning (AC) ger ett växelmagnetfält som ändrar storlek och riktning med jämna mellanrum. Detta fält samverkar med rotorlindningarna för att producera ett alternerande vridmoment som får rotorn att rotera.
De flesta elmotorer är konstruerade för att ha ett maximalt kontinuerligt mekaniskt axelvridmoment. Kapaciteten att producera ett sådant vridmoment beror på kombinationen av luftgapets flödestäthet, kärnmättnadsgräns, säker drifttemperaturökning och -spänning samt polparnummer.
Förutom att låta motorn arbeta kontinuerligt, gör dessa interaktioner det också möjligt för den att accelerera från stillastående och uppnå höga hastigheter med minimal effektförlust. Elmotorer förbrukar mindre elektricitet än andra typer av motorer och producerar inte avgaser eller värme, vilket gör dem idealiska för inomhusbruk. De är också mycket tysta och deras funktion är nästan helt vibrationsfri. Effektiviteten hos en elmotor är också hög, och omvandlar en hög andel elektrisk energi till mekanisk effekt. Detta bidrar till lägre driftskostnader och minskad miljöpåverkan och gör dem till ett ekonomiskt val för en lång rad applikationer.
